Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Arthroskope, Endoskope und ähnliche
optische Instrumente, und insbesondere Arthroskope mit veränderbarer Betrachtung.The
This invention relates generally to arthroscopes, endoscopes and the like
optical instruments, and in particular arthroscopes with changeable viewing.
Allgemeiner
Stand der Technikgeneral
State of the art
Arthroskope
und ähnliche
optische Instrumente wie Endoskope kommen bei medizinischen Anwendungen
zum Einsatz, wie bei chirurgischen Eingriffen und Untersuchungen,
sowie bei nichtmedizinischen Anwendungen, welche ähnlich die
visuelle Untersuchung eines eingeschränkten oder nicht zugänglichen
Raumes mit sich bringen, welcher den Arbeitsbereich darstellt. Obwohl
die vorliegende Erfindung hier mit Verweis auf ein Arthroskop oder
ein ähnliches
Instrument eingesetzt für
chirurgische Eingriffe beschrieben wird, ist die Erfindung auch
für andere
Anwendungen geeignet, und es sollen alle geeigneten Variationen
in die Erfindung eingeschlossen sein.arthroscopes
and similar
Optical instruments such as endoscopes come in medical applications
used, as in surgical procedures and examinations,
as well as in non-medical applications, which are similar to the
visual examination of a restricted or inaccessible
Room, which represents the work area. Even though
the present invention with reference to an arthroscope or
a similar
Instrument used for
surgical procedures is described, the invention is also
for others
Suitable applications, and it should all suitable variations
be included in the invention.
In
den letzten fünfzehn
oder mehr Jahren hat sich die minimalinvasive Chirurgie zu einer
etablierten Operationstechnik entwickelt. Insbesondere innerhalb
der Orthopädie
haben sich Arthroskopie und ähnliche
Techniken, bei denen Geräte
wie Arthroskope zum Einsatz kommen, zu den häufigsten chirurgischen Verfahren
entwickelt. Minimalinvasive Chirurgie ist weniger schmerzhaft für den Patienten
und kann in den meisten Fällen
schneller und sicherer durchgeführt
werden als Operationen, welche einen größeren Eingriff in den Körper des
Patienten erfordern. Zu weiteren Vorteilen der minimalinvasiven Chirurgie
zählt,
dass die Verabreichung von Anästhesie
für minimalinvasive
Chirurgie einfacher ist, dass Patienten schneller heilen, dass die
Länge des
Krankenhausaufenthaltes verkürzt
oder dieser sogar ganz eliminiert werden kann, und dass die Verfahren
kostengünstiger
sind.In
the last fifteen
or more years, minimally invasive surgery has become one
developed surgical technique. Especially within
orthopedics
have arthroscopy and similar
Techniques where devices
how arthroscopes are used, among the most common surgical procedures
developed. Minimally invasive surgery is less painful for the patient
and can in most cases
performed faster and safer
be considered as surgeries which involve a greater engagement in the body of the body
Patients require. Other benefits of minimally invasive surgery
counts
that the administration of anesthesia
for minimally invasive
Surgery is easier, that patients heal faster that the
Length of the
Hospitalization shortened
or this can even be eliminated altogether, and that the procedures
cost-effective
are.
Der
Wert des Einsatzes minimalinvasiver chirurgischer Techniken kann
durch die Fähigkeiten der
eingesetzten Arthroskope, Endoskope und anderen optischen Hauptinstrumente
limitiert sein. Insbesondere hat das eher eingeschränkte Bildfeld,
welches selbst die besten zur Verfügung stehenden Instrumente
liefern, die die Dimensions- und andere Anforderungen chirurgischer
Anwendungen erfüllen, bisher
das Einsatzgebiet minimalinvasiver chirurgischer Techniken begrenzt.
Normalerweise gilt, je größer das
Bildfeld, desto größer ist
auch die Brauchbarkeit des Instrumentes für die meisten Anwendungen.Of the
Value of using minimally invasive surgical techniques can
through the abilities of
used arthroscopes, endoscopes and other major optical instruments
be limited. In particular, the rather limited field of view,
which itself the best available instruments
providing the dimensional and other requirements of surgical
Applications, so far
limits the field of application of minimally invasive surgical techniques.
Usually, the bigger this is
Image field, the larger
also the usability of the instrument for most applications.
Mehrere
Verfahren zur Erweiterung des von arthroskopischen/endoskopischen
Instrumenten bereitgestellten Bildfeldes wurden vorgeschlagen, jedoch
waren diese nicht besonders erfolgreich. Im Allgemeinen erforderten
diese Vorschläge
das Einsetzen mehrerer beweglicher Linsen oder Prismen in das Eingangsende
des Instrumentes; die daraus entstehenden Probleme der Genauigkeit
der Konstruktion, der Genauigkeit der relativen Bewegungen, der Platzanforderungen,
mit optischen Verzerrungen und bei der Eliminierung unerwünschten
Umgebungslichtes waren erheblich.Several
Method of enlargement of the arthroscopic / endoscopic
However, image fields provided were suggested
they were not very successful. Generally required
these suggestions
inserting a plurality of movable lenses or prisms into the input end
the instrument; the resulting problems of accuracy
the construction, the accuracy of the relative movements, the space requirements,
with optical distortions and in the elimination of unwanted
Ambient light was significant.
Die
Beleuchtung des Betrachtungsbereiches zum Erhalt eines geeigneten
Bildes ist eine weitere Anforderung an Arthroskope und ähnliche
Instrumente. Ohne angemessenes Licht enthält das entstehende Bild keine
ausreichenden Informationen um maximal brauchbar zu sein. Licht
wird dem Objekteingangsende des Arthroskops üblicherweise durch eine Lichtführung von
einer externen Quelle bereitgestellt. Das Licht von der externen
Quelle wird an einem Ende des Arthroskops an eine interne Lichtführung im
Arthroskop übertragen
und über
die interne Lichtführung
zum distalen Ende des Arthroskops weitergeleitet, wo das Licht im
Allgemeinen gestreut wird, um den Betrachtungsbereich um das distale Ende
des Arthroskops herum zu beleuchten. Die externe Quelle beinhaltet üblicherweise
einen Beleuchtungskörper
angeschlossen an ein optisches Faserbündel; das externe optische
Faserbündel
ist mechanisch an die interne Lichtführung gekoppelt, bei welcher
es sich üblicherweise
auch um ein optisches Faserbündel
handelt. Normalerweise handelt es sich bei der externen Quelle und
der internen Lichtführung in
der optischen Faser um Standardteile, welche im Handel erhältlich sind.
Die Kupplungseffizienz, d.h. die Lichtmenge, welche tatsächlich von
der Lichtquelle zum Betrachtungsbereich gelangt, ist relativ schlecht.The
Illumination of the viewing area to obtain a suitable
Picture is another requirement for arthroscopes and the like
Instruments. Without adequate light, the resulting image contains no
sufficient information to be usable at most. light
is the object input end of the arthroscope usually by a light guide of
provided to an external source. The light from the external
Source is attached to an internal light guide at one end of the arthroscope
Transfer Arthroscope
and over
the internal light guide
forwarded to the distal end of the arthroscope where the light is in
Is generally scattered around the viewing area around the distal end
around the arthroscope. The external source usually includes
a lighting fixture
connected to an optical fiber bundle; the external optical
fiber bundles
is mechanically coupled to the internal light guide, in which
it usually
also an optical fiber bundle
is. Usually it is the external source and
the internal light guide in
the optical fiber to standard parts, which are commercially available.
The coupling efficiency, i. the amount of light that is actually from
the light source reaches the viewing area is relatively poor.
Die
schlechte Kopplungseffizienz entsteht teilweise aus der Schwierigkeit,
das vom optischen Faserbündel
der externen Quelle ausgesandte Licht zu steuern und dieses Licht
in die interne Lichtführung
zu fokussieren, und teilweise aus der physikalischen Struktur eines
optischen Faserbündels.
Die Anpassung der numerischen Apertur und Leuchtpunktgröße der externen
Quelle an die empfangende interne Lichtführung ist von großer Bedeutung
für die Kopplungseffizienz.
Die numerische Apertur einer optischen Faser ist eine mathematische
Darstellung (der Sinus des Halbwinkels des vollen Lichtkonus der durch
die optische Faser aufgenommen und ohne Verlust komplett übertragen
werden kann) des Winkels, bei dem Licht auf die Oberfläche einer
optischen Faser, welche rechtwinklig zur optischen Achse der Faser
ist, auftreffen kann und trotzdem entlang der Faser wandert. Licht,
welches in einem zu großen Winkel,
wie von der optischen Achse der Faser aus gemessen, auf diese Oberfläche auftrifft,
d.h. die numerische Apertur der Faser überschreitet, geht verloren.
Die Leuchtpunktgröße eines
Lichtstrahls wird durch den Kreisbereich definiert, innerhalb dessen ein
großer
Prozentsatz des Lichtes bei einem bestimmten Abstand von der Quelle
des Lichtstrahls enthalten ist. Die effizienteste Lichtübertragung
findet statt, wenn das übertragene
Licht innerhalb der numerischen Apertur der empfangenden Fasern
fällt und
die Leuchtpunktgröße des übertragenen
Lichtes kleiner ist als der Kern der empfangenden Faser. Eine Fokussierlinse
oder ein Fokussiersystem können
verwendet werden, um die entsprechende Ausrichtung des Lichtes von
der Quelle zu unterstützen. Normalerweise
kann, wenn die Leuchtpunktgröße der externen
Lichtquelle durch eine Fokussierlinse verringert wird, der Konuswinkel
des konvergierenden Lichtes von der Fokussierlinse die numerische Apertur
der empfangenden Faser überschreiten,
und das Licht, welches die numerische Apertur der empfangenden Faser überschreitet,
geht verloren. Wenn umgekehrt der Konuswinkel des konvergierenden Lichtes
geringer ist als die numerische Apertur der empfangenden Faser,
dann kann die Leuchtpunktgröße des konvergierenden
Lichtes größer sein
als die Kerngröße der empfangenden
Faser, und das Licht, welches die Kerngröße der empfangenden Faser überschreitet,
geht ebenfalls verloren. Die Anpassung der numerischen Apertur und
der Leuchtpunktgröße der Quellfaser
an die der empfangenden Faser, wie zwischen der externen Lichtquelle
und der internen Lichtführung,
kann besonders schwierig sein, wenn es sich bei der Quelle um ein
Faserbündel
handelt. Auch wenn versucht wird, Licht von einem Faserbündel in
ein zweites Faserbündel
zu fokussieren, wird die Kupplungseffizienz stark verringert, da
ein einzelnes Fokussiersystem versucht, eine Gruppe von Punkten
gleichzeitig zu fokussieren. Da sich nur ein Strahl wirklich auf
der optischen Mittellinie des Fokussiersystems befindet, sind alle
anderen Strahlen von der Quellfaser, da sie sich von der Mitte jeder Faser
aus ausbreiten, in der Fokussierlinse dezentriert und unsymmetrisch.
Sie können
daher nicht mit der Leuchtpunktgröße und der numerischen Apertur der
empfangenden Fasern gleichzeitig übereinstimmen. Die höchste Kupplungseffizienz
wird durch einen Kompromiss zwischen der Leuchtpunktgröße und dem
Konuswinkel des konvergierenden Lichtes erreicht, d.h. wenn das
konvergierende Licht so nahe wie möglich mit der Kerngröße und der
numerischen Apertur der empfangenden Faser übereinstimmt und wenn die optischen
Mittellinien der aussendenden Faser, das Fokussiersystem und die
empfangende Faser koaxial sind.The poor coupling efficiency arises, in part, from the difficulty of controlling the light emitted from the optical fiber bundle of the external source and focusing that light into the internal light guide, and partly from the physical structure of an optical fiber bundle. The adaptation of the numerical aperture and spot size of the external source to the receiving internal light guide is of great importance for the coupling efficiency. The numerical aperture of an optical fiber is a mathematical representation (the sine of the half-angle of the full cone of light that can be absorbed by the optical fiber and completely transmitted without loss) of the angle at which light is incident on the surface of an optical fiber perpendicular to the optical axis The fiber is able to hit and still migrate along the fiber. Light which strikes this surface at too great an angle, as measured from the optical axis of the fiber, ie exceeds the numerical aperture of the fiber, is lost. The spot size of a light beam is defined by the circle area within which a large percentage of the light is contained at a certain distance from the source of the light beam. The most efficient light transmission occurs when the transmitted light falls within the numerical aperture of the receiving fibers and the spot size of the transmitted light is less than the core of the receiving fiber. A focusing lens or focusing system may be used to assist the appropriate alignment of the light from the source. Normally, when the spot size of the external light source is reduced by a focusing lens, the cone angle of the converging light from the focusing lens may exceed the numerical aperture of the receiving fiber and the light exceeding the numerical aperture of the receiving fiber is lost. Conversely, if the cone angle of the converging light is less than the numerical aperture of the receiving fiber, then the spot size of the converging light may be greater than the core size of the receiving fiber and the light exceeding the core size of the receiving fiber will also be lost. The adaptation of the numerical aperture and the spot size of the source fiber to that of the receiving fiber, such as between the external light source and the internal light guide, can be particularly difficult when the source is a fiber bundle. Even when trying to focus light from a fiber bundle into a second fiber bundle, the coupling efficiency is greatly reduced as a single focusing system attempts to focus a group of points simultaneously. Since only one beam is actually on the optical centerline of the focusing system, all other beams from the source fiber, as they propagate from the center of each fiber, are decentered and unbalanced in the focusing lens. Therefore, they can not coincide with the spot size and the numerical aperture of the receiving fibers at the same time. The highest coupling efficiency is achieved by a compromise between the spot size and the cone angle of the converging light, ie, when the converging light is as close as possible to the core size and the numerical aperture of the receiving fiber and if the optical centerlines of the emitting fiber, the focusing system and the receiving fiber are coaxial.
Ein
weiteres Problem, welches zu schlechter Lichtübertragung zum Betrachtungsbereich
führt,
resultiert aus der Konstruktion von Faserbündeln. Eine einzelne optische
Faser besteht aus einem Kern (der lichttragende Abschnitt) und dem
Mantel (die Umhüllung
des Kerns, durch die das Licht innerhalb des Kerns gehalten wird).
Nur die Kerne der gebündelten Fasern übertragen
Licht; daher geht Licht aufgrund der Zwischenräume zwischen den Kernen verloren. Wird
eine Gruppe von Fasern mit rundem Querschnitt in eine zylindrischen
Konfiguration gebündelt, werden
nur 78 % des Querschnittsbereiches der zylindrischen Konfiguration
von den Fasern eingenommen. Außerdem
ist der Kern jeder der gebündelten Fasern
kleiner als der jeweilige Mantel. Dementsprechend ist der tatsächliche
lichttragende Bereich wesentlich kleiner als der runde Querschnitt
des Bündels.
Eine verbesserte Lichtübertragung
zum distalen Ende des Arthroskops verbessert die Beleuchtung des
Betrachtungsbereiches und erhöht
die in den aufgenommenen Bildern enthaltenen Informationen.One
Another problem which leads to poor light transmission to the viewing area
leads,
results from the construction of fiber bundles. A single optical
Fiber consists of a core (the light-bearing section) and the
Coat (the cladding
the core through which the light is kept inside the core).
Only transfer the cores of the bundled fibers
Light; therefore, light is lost due to the interstices between the cores. Becomes
a group of fibers with a round cross-section in a cylindrical
Configuration bundled
only 78% of the cross-sectional area of the cylindrical configuration
taken by the fibers. Furthermore
is the core of each of the bundled fibers
smaller than the respective coat. Accordingly, the actual
light-bearing area much smaller than the round cross-section
of the bunch.
An improved light transmission
to the distal end of the arthroscope improves the illumination of the
Viewing area and increased
the information contained in the recorded images.
Es
besteht Bedarf an einem Arthroskop, welches ein breites effektives
Bildfeld bietet und welches zum Variieren seines Betrachtungsumfangs
keine Bewegung des gesamten Arthroskops erfordert. Ein solches Arthroskop
ist in US-A-6 110 105 mit dem Titel „Variable View Arthroscope" offenbart, welche
den gleichen Erfinder wie die vorliegende Anmeldung hat. Ein weiteres
solches Arthroskop ist in WO-A-01/39657 mit dem Titel „Variable
View Arthroscope" offenbart,
welche auch den gleichen Erfinder wie die vorliegende Anmeldung
hat. Es besteht außerdem
Bedarf an einem verbesserten Lichtübertragungssystem zur Beleuchtung
des Betrachtungsbereiches durch ein Arthroskop. In dieser Spezifikation und
in den beigefügten
Patentansprüchen
bedeutet der Begriff „Arthroskop", und soll so interpretiert
werden, dass er ein Endoskop oder jegliches anderes optisches Instrument
beinhaltet, ob für
chirurgische Eingriffe oder anderweitig eingesetzt.It
There is a need for an arthroscope which is a broad effective
Image field offers and which for varying its scope of observation
No movement of the entire arthroscope required. Such an arthroscope
is disclosed in US-A-6 110 105 entitled "Variable View Arthroscope" which
the same inventor as the present application. Another one
Such arthroscope is described in WO-A-01/39657 entitled "Variable
View Arthroscope "revealed
which also the same inventor as the present application
Has. It also exists
Need for an improved light transmission system for lighting
of the viewing area through an arthroscope. In this specification and
in the attached
claims
means the term "arthroscope", and is meant to be interpreted
be that he is an endoscope or any other optical instrument
includes, whether for
surgical interventions or otherwise used.
Kurzdarstellung
der ErfindungSummary
the invention
Ein
Arthroskop mit veränderbarer
Betrachtung gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet eine veränderbare
Objekteingangseinheit in einem länglichen
Gehäuserohr,
eine Steuerung zum Variieren der Betrachtung der Objekteingangseinheit
und eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten des Betrachtungsbereiches.
Ein Eintrittsfenster, welches sich im Eingangsende des Gehäuserohres
befindet, ermöglicht
den Einblick in den Arbeitsbereich. Das Eintrittsfenster ist bevorzugt
sphärisch.
Die Objekteingangseinheit beinhaltet eine Eingangslinse, einen ersten
Spiegel und einen zweiten Spiegel. Die Eingangslinse ist beweglich
und der erste Spiegel ist drehbar. Die Eingangslinse und der erste
Spiegel bewegen sich um die gleiche Achse. Der zweite Spiegel ist
feststehend. Das reflektierte Licht vom Betrachtungsbereich bildet
ein Arbeitsbild, und das Lichtbild oder die Objektstrahlen gelangen
vom Betrachtungsbereich durch das Eintrittsfenster und die Eingangslinse,
werden vom ersten Spiegel zum zweiten Spiegel reflektiert und werden
vom zweiten Spiegel in ein Übertragungslinsensystem
reflektiert. In einigen Ausführungsformen
kann der zweite Spiegel durch ein Prisma ersetzt sein.One
Arthroscope with changeable
Consideration according to the present
Invention includes a variable
Object input unit in an elongated
Housing tube,
a controller for varying the viewing of the object input unit
and a lighting unit for illuminating the viewing area.
An entrance window, which is located in the entrance end of the housing tube
is possible
the insight into the workspace. The entrance window is preferred
spherical.
The object input unit includes an input lens, a first one
Mirror and a second mirror. The entrance lens is movable
and the first mirror is rotatable. The entrance lens and the first
Mirrors move around the same axis. The second mirror is
fixed. The reflected light from the viewing area forms
a working image, and the light image or the object rays arrive
from the viewing area through the entrance window and the entrance lens,
are reflected from the first mirror to the second mirror and become
from the second mirror into a relay lens system
reflected. In some embodiments
the second mirror may be replaced by a prism.
Die
Steuerung verändert
die Position der Eingangslinse und des ersten Spiegels in eine beliebige
Position, oder in eine Reihe feststehender Positionen, zwischen
einer ersten Grenzposition und einer zweiten Grenzposition. Wenn
Objektstrahlen durch die Eingangslinse zum ersten Spiegel, zum zweiten
Spiegel oder Prisma und in das Übertragungslinsensystem
gelangen, dann bleibt die Länge des
axialen Strahls die gleiche, wenn sich der Betrachtungswinkel des
Arthroskops verändert.
Auch die Längen
der Randstrahlen können
untereinander gleich sein, und sie können auch gleich bleiben, wenn
sich der Betrachtungswinkel des Arthroskops verändert.The
Control changed
the position of the entrance lens and the first mirror in any
Position, or in a series of fixed positions, between
a first limit position and a second limit position. If
Object rays through the entrance lens to the first mirror, to the second
Mirror or prism and in the transmission lens system
arrive, then the length of the
axial beam the same when the viewing angle of the
Arthroscope changed.
Also the lengths
the marginal rays can
be the same with each other, and they can stay the same if
the viewing angle of the arthroscope changes.
In
einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet die Beleuchtungseinheit
bevorzugt eine Übertragungslichtführung gebildet
aus einem oder mehreren Stäben
aus transparentem Material mit verspiegelten Oberflächen. Die Übertragungslichtführung fängt bevorzugt
jeden Lichtstrahl von einer externen Quelle ein und leitet den Strahl
weiter in den Betrachtungsbereich.In
Another aspect of the invention includes the lighting unit
preferably a transmission light guide is formed
from one or more rods
made of transparent material with mirrored surfaces. The transmission light guide preferably starts
each light beam from an external source and directs the beam
further into the viewing area.
Kurzbeschreibung
der ZeichnungenSummary
the drawings
Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung soll auf die folgende detaillierte Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verwiesen werden;
die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht
und gleiche Referenznummern stehen für gleiche oder ähnliche
Teile, wobei:To the
better understanding
The present invention is intended to be understood from the following detailed description
in conjunction with the accompanying drawings;
the drawings are not to scale
and the same reference numbers stand for the same or similar
Parts, wherein:
1 eine
Draufsicht auf ein Arthroskop mit veränderbarer Betrachtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; 1 Fig. 12 is a plan view of a variable view arthroscope according to an embodiment of the present invention;
2 ist
eine seitliche Schnittansicht des Arthroskops mit veränderbarer
Betrachtung aus 1; 2 is a side sectional view of the arthroscope with variable viewing 1 ;
3 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1, welche Abschnitte einer Objekteingangseinheit
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingestellt für eine maximal nach oben gerichtete
Betrachtung zeigt; 3 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 which shows sections of an object input unit according to an embodiment of the present invention set for a maximum upward viewing;
4 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1, welche Abschnitte einer Objekteingangseinheit
eingestellt für
eine maximal nach unten gerichtete Betrachtung zeigt; 4 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 showing portions of an object input unit set for maximum downward viewing;
5 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1, welche überlagert
die Abschnitte einer Objekteingangseinheit für das Arthroskop eingestellt
für sowohl
eine maximal nach oben gerichtete als auch eine maximal nach unten
gerichtete Betrachtung zeigt; 5 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 showing superimposed the portions of an object input unit for the arthroscope set for both a maximum upward and a maximum downward viewing;
6 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1 eingestellt für eine in die Mitte gerichtete
Betrachtung, welche ferner eine Eingangslinsensteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 set for center-facing viewing, further showing input lens control according to an embodiment of the present invention.
7 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1 eingestellt für eine in die Mitte gerichtete
Betrachtung, welche ferner eine erste Spiegelsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 7 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 set for center looking, further showing a first mirror controller according to an embodiment of the present invention;
8 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1 eingestellt für eine in die Mitte gerichtete
Betrachtung, welche sowohl eine Eingangslinsensteuerung als auch
eine erste Spiegelsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 8th is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 set for center-looking viewing showing both an input lens control and a first mirror controller according to an embodiment of the present invention;
9 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1 eingestellt für eine maximal nach oben gerichtete
Betrachtung, welche sowohl eine Eingangslinsensteuerung als auch
eine erste Spiegelsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 9 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 set for a maximum upward viewing, which shows both an input lens control and a first mirror control according to an embodiment of the present invention;
10 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1 eingestellt für eine maximal nach unten gerichtete Betrachtung,
welche sowohl eine Eingangslinsensteuerung als auch eine erste Spiegelsteuerung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 10 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 set for a maximum downward viewing, which shows both an input lens control and a first mirror control according to an embodiment of the present invention;
11 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1, welche Abschnitte einer Objekteingangseinheit
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingestellt für eine in die Mitte gerichtete
Betrachtung zeigt; 11 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 which shows portions of an object input unit according to another embodiment of the present invention set for center-facing viewing;
12 ist
eine seitliche Schnittansicht des Objekteingangsendes des Arthroskops
aus 1, welche Abschnitte einer Objekteingangseinheit
und dazugehöriger
Steuerungen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingestellt für eine in die Mitte gerichtete
Betrachtung zeigt; 12 is a side sectional view of the object input end of the arthroscope 1 which shows portions of an object input unit and associated controls adjusted for center view according to an embodiment of the present invention;
13 ist
eine seitliche Schnittansicht eines Beleuchtungssystems für ein Arthroskop
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 13 Fig. 10 is a side sectional view of an illumination system for an arthroscope according to an embodiment of the present invention;
14 ist
eine seitliche Schnittansicht des Beleuchtungssystems aus 13,
welche ferner die Übertragung
von Lichtstrahlen durch das System zeigt; 14 is a side sectional view of the lighting system 13 further showing the transmission of light rays through the system;
15A ist eine Seitenansicht eines Gleitabschnittes
einer Arthroskopsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 15A Fig. 10 is a side view of a sliding portion of an arthroscope controller according to an embodiment of the present invention;
15B ist eine Draufsicht des Gleitstückes aus 15A. 15B is a plan view of the slider from 15A ,
15C ist eine Endansicht des Gleitstückes aus 15A. 15C is an end view of the slider from 15A ,
16A ist eine Draufsicht einer Nocken/Achsen-Baueinheit
einer Arthroskopsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 16A Fig. 10 is a plan view of a cam / axis assembly of an arthroscope controller according to an embodiment of the present invention;
16B ist eine Endansicht der Nocken/Achsen-Baueinheit
aus 16A; 16B is an end view of the cam / axle assembly from 16A ;
16C ist eine Seitenansicht der Nocken/Achsen-Baueinheit
aus 16A; 16C is a side view of the cam / axle assembly from 16A ;
17A ist eine Draufsicht von zwei Bedienungsknöpfen einer
Arthroskopsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 17A Fig. 10 is a plan view of two operation buttons of an arthroscope controller according to an embodiment of the present invention;
17B ist eine Endansicht der Bedienungsknöpfe aus 17A; 17B is an end view of the control buttons off 17A ;
17C ist eine Schnittansicht der Bedienungsknöpfe entlang
der Linie 17c-17c in 17A; 17C is a sectional view of the control buttons along the line 17c-17c in 17A ;
18A ist eine Draufsicht der Anordnungsbeziehung
von Gleitstück
und Nocke/Achse in der mittleren Wegposition gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; 18A FIG. 12 is a plan view showing the relationship of the slider and the cam / axle in the middle-path position according to an embodiment of the present invention; FIG.
18B ist eine Schnittansicht entlang der Linie
18B-D in 18A, welche die Anordnungsbeziehung
von Gleitstück
und Nocke/Achse in der mittleren Wegposition gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 18B is a sectional view taken along the line 18B-D in FIG 18A showing the arrangement relationship of slider and cam / axle in the middle position of travel according to an embodiment of the present invention.
18C ist eine Schnittansicht entlang der Linie
18B-D in 18A, welche die Anordnungsbeziehung
von Gleitstück
und Nocke/Achse in der vollständig
nach hinten gerichteten Wegposition gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 18C is a sectional view taken along the line 18B-D in FIG 18A showing the relationship of the slider and the cam / axle in the fully rearward-path position according to an embodiment of the present invention;
18D ist eine Schnittansicht entlang der Linie
18B-D in 18A, welche die Anordnungsbeziehung
von Gleitstück
und Nocke/Achse in der vollständig
nach vorn gerichteten Wegposition gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 18D is a sectional view taken along the line 18B-D in FIG 18A showing the relationship of slider and cam / axle in the fully forward-path position according to one embodiment of the present invention.
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformendescription
of the preferred embodiments
Ein
Arthroskop mit veränderbarer
Betrachtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 1 und 2 gezeigt.
Obwohl hierin als ein Arthroskop mit Oben-Unten-Veränderlichkeit
der Betrachtung gezeigt und be schrieben, könnte eine ähnliche Konfiguration so ausgerichtet sein,
um eine Veränderlichkeit
der Betrachtung von Seite zu Seite oder entlang einer beliebigen
anderen Achse zu bieten. Ein Arthroskop mit veränderbarer Betrachtung, im Allgemeinen
als 30 gekennzeichnet, beinhaltet ein längliches Gehäuserohr 31 mit
einem Objekteingangsende 32 und einem Steuerungsende 33,
welches sich entlang einer Mittellängsachse erstreckt. Das Arthroskop 30 beinhaltet
einen äußeren Steuerungsabschnitt 35.
Das Gehäuserohr 31,
und insbesondere sein Steuerungsende 33 kann sich in den äußeren Steuerungsabschnitt 35 des
Arthroskops 30 erstrecken. Im Allgemeinen wird ein Bildobjekt
an einem Objekteingangsende 32 des Gehäuserohres 31 eingefangen,
zum Steuerungsende 33 übertragen
und von dem äußeren Steuerungsabschnitt 35 des
Arthroskops 30 aufgezeichnet und angezeigt. Wie hierin
diskutiert, wird das Bildobjekt aus Objektstrahlen gebildet und
die Objektstrahlen beinhalten eine axialen Strahl im optischen Zentrum
des Objektbildes und Randstrahlen an den äußeren Kanten oder Rändern des
Objektbildes.A variable view arthroscope according to an embodiment of the present invention is shown in FIG 1 and 2 shown. Although shown and described herein as a top-bottom variability arthroscope, a similar configuration could be oriented to provide side-to-side or any other axis viewing variability. An arthroscope with changeable viewing, generally as 30 marked, includes an elongated housing tube 31 with an object entry end 32 and a control end 33 which extends along a central longitudinal axis. The arthroscope 30 includes an outer control section 35 , The housing tube 31 , and in particular its control end 33 can be in the outer control section 35 of the arthroscope 30 extend. In general, an image object will be at an object input end 32 of the housing tube 31 captured, to the control end 33 transmitted and from the outer control section 35 of the arthroscope 30 recorded and displayed. As discussed herein, the image object is formed from object rays and the object rays include an axial ray in the optical center of the object image and edge rays at the outer edges or edges of the object image.
Der
Steuerungsabschnitt 35 endet mit einem CCD-Aufsatz 36.
Der CCD-Aufsatz 36 ist durch entsprechende Mittel an einen
Bildschirm (nicht gezeigt) angeschlossen, der von einer Person eingesehen wird,
welche das Arthroskop 30 verwendet. Der CCD-Aufsatz 36 kann
eine herkömmliche
Konstruktion sein und ist nicht im Detail gezeigt. Der äußere Steuerungsabschnitt 35 kann
auch ein Bedienteil beinhalten, wie zum Beispiel ein Gleitstück, zum
Einstellen der Betrachtung des Arthroskops 30, sowie eine
Fokussierlinseneinheit 55 zum Einstellen der Bildschärfe des
Arthroskops 30. Die Fokussierlinseneinheit 55 kann
eine Fokussierlinse, eine Zoomlinse und deren Steuerungen beinhalten.
Die Fokussierlinseneinheit lenkt das Objekt, welches vom Eingangsende 32 empfangen
wird, in den CCD-Aufsatz 36. Am äußeren Steuerungsabschnitt 35 beinhaltet
das Arthroskop einen Abschnitt einer Beleuchtungseinheit 42 gebildet
aus einer Lichtquelle 41, welche mit einer Lichtübertragungseinheit 43 verbunden
ist. Die Beleuchtungseinheit 42 beleuchtet einen Betrachtungsbereich über das
Objekteingangsende 32 des Gehäuserohres 31 hinaus.
Der Betrachtungsbereich ist bevorzugt ein Bereich vor dem Objekteingangsende 32 des
Arthroskops, von etwa 15 Grad abwärts von der Längsachse
des Arthroskoprohres 31 bis etwa 105 Grad aufwärts von
der Längsachse
des Arthroskoprohres 31.The control section 35 ends with a CCD attachment 36 , The CCD attachment 36 is connected by appropriate means to a screen (not shown) which is viewed by a person holding the arthroscope 30 used. The CCD attachment 36 may be a conventional construction and is not shown in detail. The outer control section 35 may also include a keypad, such as a slider, for adjusting viewing of the arthroscope 30 , as well as a focusing lens unit 55 to adjust the sharpness of the arthroscope 30 , The focusing lens unit 55 may include a focusing lens, a zoom lens and their controls. The focusing lens unit directs the object which is from the input end 32 is received in the CCD tower 36 , At the outer control section 35 The arthroscope includes a section of a lighting unit 42 formed from a light source 41 , which with a light transmission unit 43 connected is. The lighting unit 42 illuminates a viewing area over the object input end 32 of the housing tube 31 out. The viewing area is preferably an area in front of the object input end 32 of the arthroscope, from about 15 degrees down from the longitudinal axis of the arthroscope tube 31 up to about 105 degrees upward from the longitudinal axis of the arthroscope tube 31 ,
Bezugnehmend
auf 3-5 beinhaltet das Objekteingangsende 32 eine
Objekteingangseinheit 50. In bevorzugten Ausführungsformen
beinhaltet die Objekteingangseinheit 50 ein Eintrittsfenster 52,
eine Eingangslinse 54, einen ersten Spiegel 56 und
einen zweiten Spiegel 58. Zum Erhalt eines Bildes des Objektes
gelangen die Objektstrahlen vom Betrachtungsbereich in das Eintrittsfenster 52 und durch
die Eingangslinse 54, und sie werden vom ersten Spiegel 56 zum
zweiten Spiegel 58 reflektiert.Referring to 3 - 5 includes the object input end 32 an object input unit 50 , In preferred embodiments, the object entry unit includes 50 an entrance window 52 , an entrance lens 54 , a first mirror 56 and a second mirror 58 , To obtain an image of the object, the object beams pass from the viewing area into the entrance window 52 and through the entrance lens 54 and they are from the first mirror 56 to the second mirror 58 reflected.
Das
Eingangsende 32 des Gehäuserohres 31 ist
bevorzugt abgeschrägt
und durch das Eintrittsfenster 52 geschlossen. Das Eintrittsfenster 52 ist
bevorzugt eine konzentrische sphärische
Meniskuslinse und so geformt, dass die Krümmungen der äußeren und
inneren Fläche
um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum konzentrisch zueinander sind.
Bevorzugt befindet sich der Mittelpunkt auf der Mittellinie der
Achse 90, welche sich an der vorderen reflektierenden Fläche des
ersten Spiegels 56 befindet (wie weiter unten diskutiert).
Außerdem
befindet sich der Mittelpunkt bevorzugt auf der optischen Achse
der Eingangslinse 54. Befindet sich der Mittelpunkt des Eintrittsfensters 52 auf
der optischen Achse der Eingangslinse, wird eine konstante Beziehung
zwischen den Brechungswinkeln der Eingangsobjektstrahlen aufrechterhalten,
wenn sich die Eingangslinse 54 von Position zu Position
bewegt. Daraus resultiert, dass die Brechung der Eingangsobjektstrahlen
durch das Eintrittsfenster 52 hinsichtlich der Eingangslinse 54 konstant
ist, und Verzerrungen werden verringert. Die Abmessungen des Eintrittsfensters 52 sind
bevorzugt so ausgewählt,
dass der Betrachtungsbereich des Arthroskops 30 in Abstimmung
mit den anderen Elementen der Objekteingangseinheit maximiert wird.
Das Eintrittsfenster 52 kann aus Glas oder einem anderen
geeigneten Material bestehen. Das Eintrittsfenster 52 ist
an seiner Position fixiert, z.B. durch ein Haftmittel, und kann
auch versiegelt sein, um einen versiegelten Abschluss für das Ende
des Gehäuserohres 31 zu
bilden. Bevorzugt ist das Eingangsende 32 des Gehäuserohres 31 so
geformt, dass die Kanten des Gehäuserohres 31 eine
Form aufweisen, welche ähnlich
der Profilform des Eintrittsfensters 52 ist und sich über die
Oberfläche
des Eintrittsfensters 52 hinaus erstreckt, um den größtmöglichen
Schutz für
das Eintrittsfenster 52 zu bieten, ohne während des
Betriebs des Arthroskops 30 die Eingangsobjektstrahlen
zu beeinflussen.The entrance end 32 of the housing tube 31 is preferably bevelled and through the entrance window 52 closed. The entrance window 52 is preferably a concentric spherical meniscus lens and shaped so that the curvatures of the outer and inner surfaces are concentric with each other about a common center. Preferably, the midpoint is on the centerline of the axis 90 , which are located on the front reflective surface of the first mirror 56 is (as discussed below). In addition, the center is preferably on the optical axis of the input lens 54 , Is the center of the entrance window 52 on the optical axis of the input lens, a constant relationship between the refraction angles of the input object beams is maintained when the input lens 54 moved from position to position. As a result, the refraction of the input object beams through the entrance window 52 with regard to the entrance lens 54 is constant, and distortions are reduced. The dimensions of the entrance window 52 are preferably selected so that the viewing area of the arthroscope 30 is maximized in coordination with the other elements of the object entry unit. The entrance window 52 can be made of glass or other suitable material. The entrance window 52 is fixed in position, eg by an adhesive, and may also be sealed to a sealed end for the end of the housing tube 31 to build. The input end is preferred 32 of the housing tube 31 shaped so that the edges of the housing tube 31 have a shape which is similar to the profile shape of the entrance window 52 is and over the surface of the entrance window 52 extends to the utmost protection for the entrance window 52 to provide without during the operation of the arthroscope 30 to influence the input object beams.
Die
Eingangslinse 54 und der erste Spiegel 56 sind
beweglich, und zusammen variieren sie die Betrachtung des Arthroskops 30 und
lenken das aufgefangene Bild zum zweiten Spiegel 58. Die
gemeinsame Achse, um die sich sowohl die Eingangslinse 54 als
auch der erste Spiegel 56 bewegen und mit Bezug auf welche
sie positioniert sind, definiert eine bevorzugte Anordnung der Eingangslinse 54 und
des ersten Spiegels 56. Die Eingangslinse 54 der
Objekteingangseinheit 50 ist innerhalb des Eingangsendes 32 des
Gehäuserohres 31 nahe
dem Eintrittsfenster 52 positioniert. In den in 3-10 illustrierten Ausführungsformen
ist die Eingangslinse 54 eine konische negative Linse.
Jedoch kann jede geeignete Linse verwendet werden. Die Eingangslinse 54 ist beweglich
und dreht sich um die Achse 90. Die Eingangslinse 54 dreht
sich zwischen einer maximal nach oben gerichteten Betrachtungsposition
(3) und einer maximal nach unten gerichteten Betrachtungsposition
(4), etwa entsprechend dem und begrenzt durch das
Bildfeld, welches das Eintrittsfenster 52 gestattet. Die
Eingangslinse 54 ist bevorzugt unbeweglich an einer Eingangslinsenfassung 80 befestigt.
Die Eingangslinsenfassung 80 stützt die Eingangslinse an einem
Ende und schwenkt am anderen Ende um die Achse 90. Die
Eingangslinsenfassung 80 wird durch einen Steuerungsmechanismus bewegt.
Die Eingangslinse 54 ist an der Einganslinsenfassung 80 befestigt,
so dass die optische Mittellinie oder Achse der Eingangslinse 54 auf
die Mittellinie der Achse 90 gerichtet ist.The entrance lens 54 and the first mirror 56 are mobile, and together they vary the viewing of the arthroscope 30 and direct the captured image to the second mirror 58 , The common axis around which both the entrance lens 54 as well as the first mirror 56 and with respect to which they are positioned defines a preferred arrangement of the entrance lens 54 and the first mirror 56 , The entrance lens 54 the object input unit 50 is inside the entrance end 32 of the housing tube 31 near the entrance window 52 positioned. In the in 3 - 10 Illustrated embodiments is the input lens 54 a conical negative lens. However, any suitable lens may be used. The entrance lens 54 is movable and turns around the axis 90 , The entrance lens 54 turns between a maximum upward viewing position ( 3 ) and a maximum downward viewing position ( 4 ), approximately corresponding to and bounded by the image field, which the entrance window 52 allowed. The entrance lens 54 is preferably immovable on an input lens mount 80 attached. The entrance lens holder 80 supports the input lens at one end and pivots about the axis at the other end 90 , The entrance lens holder 80 is moved by a control mechanism. The entrance lens 54 is at the entry lens booth 80 attached so that the optical center line or axis of the entrance lens 54 on the center line of the axle 90 is directed.
Der
erste Spiegel 56 ist entsprechend so positioniert, dass
er die Objektstrahlen, welche er von der Eingangslinse 54 empfängt, zum
zweiten Spiegel 58 reflektiert, welcher feststehend ist.
Der erste Spiegel 56 schwenkt um die Achse 90,
in einer mit der Eingangslinse 54 abgestimmten Bewegung.
Die Mittellinie der Achse 90 ist koplanar mit der vorderen
Reflektionsfläche
des ersten Spiegels 56. Wenn sich die Eingangslinse 54 bewegt,
muss sich die Position des ersten Spiegels verändern, um die gewünschte Richtung
der Objektstrahlen einzuhalten. Aufgrund der Geometrie von Spiegeln
ist eine Winkeländerung
bei einem von einem Spiegel reflektiertem Strahl das doppelte der
Winkeländerung
in der reflektierenden Ebene des Spiegels, wie wenn sich der Spiegel
von einer ersten Position in eine zweite Position dreht. Dementsprechend
dreht sich der erste Spiegel 56 um die Achse 90 mit
der halben Winkeländerungsrate, mit
der sich die Eingangslinse 54 um die Achse 90 dreht,
und zwar in einer komplementären
Richtung. D.h. wenn sich die Eingangslinse mit einem ersten Drehungswinkel
um die Achse 90 dreht, schwenkt der erste Spiegel 56 mit
einem zweiten Drehungswinkel um die Achse 90, welcher der
Hälfte
des ersten Drehungswinkels entspricht. Der erste Spiegel 56 dreht
sich dementsprechend zwischen einer maximal nach oben gerichteten
Betrachtungsposition (3) und einer maximal nach unten
gerichteten Betrachtungsposition (4). Zusammen
mit der Bewegung der Eingangslinse 54 verändert die
Drehung des ersten Spiegels die Betrachtung des Arthroskops 30.
In alternativen Ausführungsformen
können
die Eingangslinse 54 und der erste Spiegel 56 zwischen
einer Reihe vordefinierter Positionen bewegt werden oder können in
eine beliebige Position innerhalb der Reichweite des Arthroskops 30 bewegt
werden. Der erste Spiegel 56 ist bevorzugt an einer ersten
Spiegelfassung 86 befestigt. Eine Steuerung stellt die
Position des ersten Spiegels 56 ein. Bei der in die Mitte gerichteten
Betrachtung der Objekteingangseinheit 50 ist die reflektierende
Oberfläche
des ersten Spiegels 56 horizontal in Bezug auf die Längsrichtung
des Rohres 31, und die Eingangslinse 54 ist so
positioniert, dass sich die optische Achse der Linse 54 in
einem Winkel von 45 Grad aufwärts
von der Ebene des Spiegels 56 befindet. In der illustrierten
Ausführungsform
liegt das Zentrum der mittleren Betrachtungseinstellung daher 45
Grad aufwärts
von der Horizontalen, d.h. der Längsachse
des Rohres 31 (6).The first mirror 56 is accordingly positioned so that it receives the object beams which it receives from the input lens 54 receives, to the second mirror 58 reflected, which is fixed. The first mirror 56 pivots about the axis 90 , in one with the entrance lens 54 coordinated movement. The center line of the axis 90 is coplanar with the front reflection surface of the first mirror 56 , When the entrance lens 54 moved, the position of the first mirror must change to comply with the desired direction of the object beams. Due to the geometry of mirrors, an angle change in a beam reflected from a mirror is twice the angle change in the reflecting plane of the mirror as when the mirror rotates from a first position to a second position. Accordingly, the first mirror rotates 56 around the axis 90 with the half angle rate of change with which the input lens 54 around the axis 90 turns, in a complementary direction. That is, when the input lens is at a first angle of rotation about the axis 90 turns, the first mirror pivots 56 with a second angle of rotation about the axis 90 , which corresponds to half the first angle of rotation. The first mirror 56 turns accordingly between a maximum upward viewing position ( 3 ) and a maximum downward viewing position ( 4 ). Along with the movement of the entrance lens 54 The rotation of the first mirror changes the view of the arthroscope 30 , In alternative embodiments, the input lens 54 and the first mirror 56 can be moved between a set of predefined positions or can be moved to any position within the reach of the arthroscope 30 to be moved. The first mirror 56 is preferred to a first mirror mount 86 attached. A controller sets the position of the first mirror 56 one. When looking in the middle of the object entrance unit 50 is the reflective surface of the first mirror 56 horizontally with respect to the longitudinal direction of the pipe 31 , and the entrance lens 54 is positioned so that the optical axis of the lens 54 at an angle of 45 degrees upward from the plane of the mirror 56 located. In the illustrated embodiment, therefore, the center of the mid-view adjustment is 45 degrees upward from the horizontal, ie, the longitudinal axis of the tube 31 ( 6 ).
Die
durch die Eingangslinse 54, den ersten Spiegel 56 und
den zweiten Spiegel 58 empfangenen Objektstrahlen werden
bevorzugt über
die Übertragungslinseneinheit 60 zum äußeren Steuerungsabschnitt 35 des
Arthroskops 30 übertragen.
Es ist bevorzugt, dass die Strahlen so übertragen werden, dass die
Qualität
des Bildes erhalten bleibt und Abbildungsfehler minimiert werden.
Der zweite Spiegel 58 ist in seiner Position feststehend,
um die aufgenommenen Objektstrahlen in die Übertra gungslinseneinheit 60 zu
reflektieren. Der zweite Spiegel 58 ist bevorzugt so ausgerichtet,
dass er die reflektierten Objektstrahlen parallel zur optischen
Achse der Übertragungslinseneinheit 60 richtet,
wobei die Achse bevorzugt parallel zur Längsachse des Gehäuserohres 31 ist.
Die Übertragungslinseneinheit 60 ist
bevorzugt koaxial mit dem axialen Strahl, der vom zweiten Spiegel 58 reflektiert
wird. In verschiedenen Ausführungsformen
ist die Übertragungslinseneinheit 60 eine
Linse oder eine Reihe von Linsen, wobei eine Variante davon üblicherweise
als ein Feld- und Übertragungslinsensystem
bezeichnet wird. In weiteren Ausführungsformen kann die Übertragungslinseneinheit 60 eine
Gradientenlinse sein, oder eine andere Linsen mit einem unterschiedlichem
Brechungsindex. In alternativen Ausführungsformen kann die Übertragungslinseneinheit 60 durch
ein kohärentes
optisches Faserbündel
ersetzt sein. Obwohl die Übertragungslinseneinheit 60 so
gezeigt ist, dass sie sich innerhalb des Eingangsendes 32 des
Gehäuserohres 31 befindet,
erstreckt sich die Übertragungslinseneinheit 60 üblicherweise
weiter in Richtung des Steuerungsendes 33. Wenn die Übertragungslinseneinheit 60 durch
ein kohärentes
Bündel
aus optischen Fasern oder durch ein Gradientenlinsensystem ersetzt
wurde, dann erstreckt sich jedes davon üblicherweise im Wesentlichen
entlang der Länge
des Gehäuserohres 31.
Die Übertragungslinseneinheit 60 kann
eine konventionelle Konstruktion aufweisen, z.B. mit einer äußeren Edelstahlhülle zur
Stabilisierung, oder die Übertragungslinseneinheit 60 kann
in einem Kerbeneinschnitt in die Übertragungslichtführung 120 sitzen.
Die Übertragungslinseneinheit 60 richtet
die Objektstrahlen in Richtung eines Empfängers, wie einer Fokussierlinseneinheit 55.The through the entrance lens 54 , the first mirror 56 and the second mirror 58 received object beams are preferably transmitted via the relay lens unit 60 to the outer control section 35 of the arthroscope 30 transfer. It is preferred that the beams are transmitted so as to preserve the quality of the image and minimize aberrations. The second mirror 58 is fixed in position to the received object beams in the dele gation lens unit 60 to reflect. The second mirror 58 is preferably aligned so that it reflects the reflected object beams parallel to the optical axis of the relay lens unit 60 directed, wherein the axis preferably parallel to the longitudinal axis of the housing tube 31 is. The relay lens unit 60 is preferably coaxial with the axial beam from the second mirror 58 is reflected. In various embodiments, the relay lens unit is 60 a lens or a series of lenses, a variant of which is commonly referred to as a field and relay lens system. In further embodiments, the relay lens unit 60 a gradient lens, or another lens with a different refractive index. In alternative embodiments, the relay lens unit 60 be replaced by a coherent optical fiber bundle. Although the relay lens unit 60 is shown to be within the input end 32 of the housing tube 31 is located, the relay lens unit extends 60 usually further towards the control end 33 , When the relay lens unit 60 has been replaced by a coherent bundle of optical fibers or by a gradient lens system, each usually extends substantially along the length of the housing tube 31 , The relay lens unit 60 may have a conventional construction, eg with an outer stainless steel sheath for stabilization, or the relay lens unit 60 can in a notch incision in the transmission light guide 120 to sit. The relay lens unit 60 directs the object beams toward a receiver, such as a focusing lens unit 55 ,
Die
Bewegung der Eingangslinse 54 und des ersten Spiegels 56 ermöglicht,
dass die Betrachtungsposition des Arthroskops 30, und somit
das jeweilige im Arthroskop 30 aufgefangene Eingangsbild, variable
ist. Die Steuerung, welche die Eingangslinse 54 und den
ersten Spiegel 56 einstellt, tut dies kongruent deckungsgleich,
um die gewünschte
Ausrichtung zu erhalten. Bezugnehmend auf 6-10, kontrolliert
bevorzugt eine Schubstange die Bewegung der Eingangslinse 54 und
des ersten Spiegels 56. Die Position der Eingangslinse 54 wird
durch die Schubstange 70, welche durch eine Eingangslinsenverbindungsstange 74 in
die Eingangslinsenfassung 80 eingreift, eingestellt. Die
Eingangslinsenverbindungs stange 74 ist durch den Bügelstift 76 am Schubstangenbügel 72 mit
der Schubstange 70 verbunden. Die Eingangslinsenverbindungsstange 74 ist
durch einen Eingangslinsenfassungsstift 78 mit der Eingangslinsenfassung 80 verbunden.
Wenn sich die Schubstange entlang der Längsachse des Gehäuserohres 31 vor
und zurück
bewegt, verschiebt die Verbindungsstange 74 die Position
der Einganslinsenfassung 80 und damit der Eingangslinse 54.
Die Position des ersten Spiegels 56 wird durch die Schubstange 70 eingestellt,
welche durch eine erste Spiegelverbindungsstange 82 in
die erste Spiegelfassung 86 eingreift. Die erste Spiegelverbindungsstange 82 ist
am Schubstangenbügel 72 durch den
Bügelstift 77 mit
der Schubstange 70 verbunden. Die Bügelstifte 76 und 77 befinden
sich an den gegenüberliegenden
Seiten des Schubstangenbügels 72 und
sind koaxial. Die erste Spiegelverbindungsstange 82 ist
durch den ersten Spiegelfassungsstift 84 mit der ersten
Spiegelfassung 86 verbunden. Wenn sich die Schubstange 70 vor
und zurück
bewegt, stellt die erste Spiegelverbindungsstange 82 den
Winkel des ersten Spiegels 56 ein.The movement of the entrance lens 54 and the first mirror 56 allows the viewing position of the arthroscope 30 , and thus the respective in the arthroscope 30 Trapped input image, variable is. The controller, which is the input lens 54 and the first mirror 56 congruently does this to get the desired alignment. Referring to 6 - 10 Preferably, a push rod controls the movement of the entrance lens 54 and the first mirror 56 , The position of the entrance lens 54 gets through the push rod 70 passing through an input lens connecting rod 74 in the input lens socket 80 engages, set. The input lens connecting rod 74 is through the strap pin 76 at the push rod handle 72 with the push rod 70 connected. The input lens connecting rod 74 is through an input lens detection pin 78 with the input lens holder 80 connected. When the push rod along the longitudinal axis of the housing tube 31 moved back and forth, moves the connecting rod 74 the position of the entry lens acquisition 80 and thus the entrance lens 54 , The position of the first mirror 56 gets through the push rod 70 set by a first mirror connecting rod 82 in the first mirror version 86 intervenes. The first mirror connecting rod 82 is on the push rod hanger 72 through the strap pin 77 with the push rod 70 connected. The ironing pins 76 and 77 are located on the opposite sides of the push rod bracket 72 and are coaxial. The first mirror connecting rod 82 is through the first mirroring pin 84 with the first mirror frame 86 connected. When the push rod 70 Moved back and forth, represents the first mirror connecting rod 82 the angle of the first mirror 56 one.
Die
erste Spiegelverbindungsstange 82 ist am Bügelstift 77 am
Schubstangenbügel 72 befestigt und
die Eingangslinsenverbindungsstange 74 ist am Bügelstift 76 am
Bügel befestigt.
Da die Bügelstifte 77 und 76 koaxial
sind, bewegen sich beide Verbindungsstangen synchron. Bevorzugt
ist der Abstand von der Achse 90 zum Eingangslinsenfassungsstift 78 die
Hälfte
des Abstandes von der Achse 90 zum ersten Spiegelfassungsstift 84.
Wenn sich die Schubstange 70 seitlich um einen gewissen
Abstand bewegt, dann ist die Winkeländerung der Eingangslinse 54 bevorzugt
die doppelte Winkeländerung
des ersten Spiegels 56, da der Radius des Eingangslinsenbogens
die Hälfte
des Radius des ersten Spiegelbogens ist. Die illustrierte Positionierung
und relativen Proportionen der Verbindungsstäbe, der Achse, des Eingangslinsenfassungsstiftes
und des ersten Spiegelfassungsstiftes in 8-10 minimieren
bevorzugt jeden Fehler in den relativen Winkeländerungen. Es dürfte verständlich sein,
dass jegliche mechanische Anordnung, welche die gewünschten
Geometrien der Spiegel und der Eingangslinse aufrechterhält, geeignet
ist. Zum Beispiel kann mehr als eine Schubstange effektiv sein.The first mirror connecting rod 82 is at the strap pin 77 at the push rod handle 72 attached and the input lens connecting rod 74 is at the strap pin 76 attached to the bracket. Because the ironing pins 77 and 76 Coaxial, both connecting rods move synchronously. The distance from the axis is preferred 90 to the input lens detection pin 78 half the distance from the axis 90 to the first mirror pin 84 , When the push rod 70 moved laterally by a certain distance, then the angle change of the input lens 54 prefers the double angle change of the first mirror 56 since the radius of the input lens arc is half the radius of the first mirror arc. The illustrated positioning and relative proportions of the connecting bars, the axis, the input lens detecting pin and the first mirroring pin in FIG 8th - 10 preferably minimize any errors in the relative angular changes. It will be understood that any mechanical arrangement that maintains the desired geometries of the mirrors and the input lens is suitable. For example, more than one push rod can be effective.
Zum
Minimieren von Verzerrungen im aufgezeichneten Bild bleibt die Objektstrahlenweglänge bevorzugt
konstant, wenn die Betrachtungseinstellung des Arthroskops variiert.
Der Objektaxialstrahl 62 gelangt durch das optische Zentrum
der Eingangslinse 54 zum Zentrum des ersten Spiegels 56. Dieser
Abstand ist feststehend, da das Zentrum des ersten Spiegels 56 auf
der Mittellinie der Achse 90 feststehend ist, um welche
sich die Eingangslinse 54 mit einem konstanten Radius dreht.
Der Objektaxialstrahl 62 wird dann vom Zentrum des ersten
Spiegels 56 zum zweiten Spiegel 58 reflektiert,
welcher in Bezug auf den ersten Spiegel 56 feststehend
ist. Der Axialstrahl wird dann von dem zweiten Spiegel 58 entlang
der optischen Achse der Übertragungslinseneinheit 60 reflektiert,
welche in Bezug auf den zweiten Spiegel 58 feststehend
ist. Da jedes Segment des Objektachsenstrahls 62 eine feststehende Länge besitzt,
bleibt die Länge
des Objektaxialstrahls 62 von der Eingangslinse 54 zum Übertragungslinsensystem 60 konstant,
wenn die Betrachtungseinstellung des Arthroskops 30 variiert.
Die Objektrandstrahlen 64 gelangen durch die Einganslinse 54 zum ersten
Spiegel 56. Da der Axialstrahl 62 koaxial mit der
optischen Achse der Eingangslinse 52 ist, sind alle Objektrandstrahlen 64 symmetrisch
im Bezug auf den Axialstrahl 62. Solange alle Objektstrahlen auf
eine beliebige Ebene, die normal auf Axialstrahl 62 steht,
so wie die erste Linse des Übertragungslinsensystems 60,
symmetrisch reflektiert oder gebrochen werden, bleibt die Länge der
Objektstrahlen konstant. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann dieses Merkmal eine Veränderung der Betrachtungseinstellung
ohne Veränderungen
in der Verzerrung oder Bildqualität erlauben.To minimize distortions in the recorded image, the object beam path length preferably remains constant when the viewing settings The distribution of the arthroscope varies. The object axial beam 62 passes through the optical center of the entrance lens 54 to the center of the first mirror 56 , This distance is fixed since the center of the first mirror 56 on the axis of the axle 90 is fixed, around which the entrance lens 54 rotates with a constant radius. The object axial beam 62 then becomes the center of the first mirror 56 to the second mirror 58 reflected, which in relation to the first mirror 56 is stationary. The axial beam is then from the second mirror 58 along the optical axis of the relay lens unit 60 which reflects with respect to the second mirror 58 is stationary. As every segment of the object axis beam 62 has a fixed length, the length of the Objektaxialstrahls remains 62 from the entrance lens 54 to the transmission lens system 60 constant when the viewing setting of the arthroscope 30 varied. The object sandblasting 64 pass through the Einganslinse 54 to the first mirror 56 , Because the axial beam 62 coaxial with the optical axis of the input lens 52 are all object sandblasts 64 symmetrical with respect to the axial jet 62 , As long as all object rays are on any plane that is normal to axial 62 stands, as the first lens of the transmission lens system 60 , symmetrically reflected or refracted, the length of the object beams remains constant. In some embodiments of the present invention, this feature may allow a change in viewing setting without changes in distortion or image quality.
Bezugnehmend
auf 11 und 12 kann in
einer alternativen Ausführungsform
anstelle eines zweiten Spiegels 58 ein feststehendes Prisma 59 die vom
ersten Spiegel 56 reflektierten Bildstrahlen in die Übertragungslinseneinheit 60 lenken.
Das Prisma 59 empfängt
Objektstrahlen und reflektiert sie intern in die gewünschte Richtung.
Da die Eingangs- und Ausgangsoberflächen des Prismas 59 senkrecht
zum Objektaxialstrahl 62 stehen, und die Objektrandstrahlen 64 an
dieser Stelle nahezu parallel sind, erhält das Prisma 59 relative
Strahllängen ähnlich dem zweiten
Spiegel 58 aufrecht. Die Ersetzung des zweiten Spiegels 58 durch
das Prisma 59 verringert die Brennweite des Eingangslinsensystems,
wodurch wiederum die Bildqualität verbessert
wird. Außerdem kann,
wie in 11 und 12 illustriert,
die Eingangslinse 54 ein Duplett bestehend aus zwei sphärischen
Linsen sein, welches möglicherweise
einfacher herzustellen ist als eine einzelne konische negative Linse
von sehr geringer Größe.Referring to 11 and 12 may in an alternative embodiment instead of a second mirror 58 a fixed prism 59 the one from the first mirror 56 reflected image rays in the relay lens unit 60 to steer. The prism 59 receives object beams and reflects them internally in the desired direction. Because the entrance and exit surfaces of the prism 59 perpendicular to the object axial beam 62 stand, and the object sandblasting 64 at this point are almost parallel, receives the prism 59 relative beam lengths similar to the second mirror 58 upright. The replacement of the second mirror 58 through the prism 59 reduces the focal length of the input lens system, which in turn improves picture quality. Besides, as in 11 and 12 illustrated, the entrance lens 54 a doublet consisting of two spherical lenses, which may be easier to manufacture than a single conical negative lens of very small size.
Die
Beleuchtungseinheit 42, illustriert in 2,
beinhaltet eine Lichtquelle 41 mit einer externen Lichtführung mit
optischen Fasern zum Übertragen
von Licht an die Lichtübertragungseinheit 43, welche
in das Arthroskop 30 hineinreicht. Es kann jede beliebige
herkömmliche
externe Lichtquelle und Lichtführung
verwendet werden. Üblicherweise
ist die externe Lichtquelle 41 in einem Winkel angeschlossen,
welcher schräg
zur Achse des Gehäuserohres 31 steht.
Die Beleuchtungseinheit 42 kann eine Kondensorlinse zum
Fokussieren des Lichtes von der externen Quelle 41 auf
das Eingangsende der Lichtübertragungseinheit 43 beinhalten.
Die Lichtübertragungseinheit 43 reorientiert
das Licht entlang der Längsachse
des Gehäuserohres 31 und überträgt das Licht
zum Ende 32 des Gehäuserohres 31.
Die Lichtübertragungseinheit 43 kann
ein oder mehrere optische Faserbündel
beinhalten. In einigen Ausführungsformen
ist die Lichtübertragungseinheit 43 ein
optisches Faserbündel,
welches sich zum Eingangsende 32 des Arthroskops 30 erstreckt.
In alternativen Ausführungsformen
kann die Lichtübertragungseinheit 43 andere
Strukturen als optische Faserbündel
beinhalten. Bezugnehmend auf 13 und 14 ist,
in den gleichen Ausführungsformen, die
Lichtübertragungseinheit 43 eine
stangenbasierte Lichtübertragungseinheit 100,
einschließlich
einer Eingangsstange 110 und einer Übertragungsstange 120.
Ein Vorteil einiger Ausführungsformen
der stangenbasierten Lichtübertragungseinheit 100 ist,
dass der Querschnitt nur durch eine Stange definiert ist, und es
geht kein Licht verloren, wie das zwischen den Kernen von Fasern
in einem optischen Faserbündel
der Fall ist. Die Stangen 110 und 120 sind bevorzugt
so miteinander verbunden, dass die Eingangslichtführungsstange 110 das
Licht von der Lichtführung
mit optischen Fasern der externen Lichtquelle 41 empfängt und
es zur Übertragungsstange 120 überträgt. Die Übertragungsstange 120 überträgt das Licht
von der Eingangsstange 110 zum distalen Ende 32 des
Arthroskops 30 zum Beleuchten des Betrachtungsbereiches.
Die Lichtübertragungseinheit 100 ist
bevorzugt so ausgelegt, dass sie die maximale Menge an Licht von der
Lichtquelle zum Betrachtungsbereich überträgt. Die Lichtübertragungseinheit 100 ist
bevorzugt so ausgelegt, dass sie Licht aufnimmt, welches in Bezug
auf die optische Achse der Lichtübertragungseinheit
schräg
ist. Dieses Licht kann üblicherweise
um 40 Grad oder mehr von der optischen Achse abweichen. Jede der
optischen Fasern der externen Lichtführung der externen Lichtquelle 41 sendet
einen Lichtkonus aus, der gleich dem Zweifachen der numerischen
Apertur der Faser ist. An der Kante jeden Konus befinden sich die maximal
schräg
verlaufenden Strahlen und im Zentrum jeden Konus befindet sich der
Mittelstrahl. Innerhalb der maximal schräg verlaufenden Strahlen wird eine
unendliche Anzahl an Strahlen, vom Mittelstrahl ausgehend fächerförmig ausgesandt.
Bevorzugt wird jeder Strahl in den Betrachtungsbereich übertragen. 14 illustriert
den Weg von sowohl einem Mittelstrahl 130 als auch von
schräg
verlaufenden Strahlen 132, welche durch die Lichtübertragungseinheit 110 übertragen
werden.The lighting unit 42 , illustrated in 2 , includes a light source 41 with an external light guide with optical fibers for transmitting light to the light transmission unit 43 which is in the arthroscope 30 extends. Any conventional external light source and light guide may be used. Usually, the external light source 41 connected at an angle which is oblique to the axis of the housing tube 31 stands. The lighting unit 42 may be a condenser lens for focusing the light from the external source 41 to the input end of the light transmission unit 43 include. The light transmission unit 43 reoriented the light along the longitudinal axis of the housing tube 31 and transmits the light to the end 32 of the housing tube 31 , The light transmission unit 43 may include one or more optical fiber bundles. In some embodiments, the light transmission unit is 43 an optical fiber bundle extending to the input end 32 of the arthroscope 30 extends. In alternative embodiments, the light transmission unit 43 include structures other than optical fiber bundles. Referring to 13 and 14 is, in the same embodiments, the light transmission unit 43 a rod-based light transmission unit 100 including an entrance bar 110 and a transmission rod 120 , An advantage of some embodiments of the rod-based light transmission unit 100 is that the cross section is defined only by a rod, and no light is lost, as is the case between the cores of fibers in an optical fiber bundle. The bars 110 and 120 are preferably interconnected so that the input light guide rod 110 the light from the light guide with optical fibers of the external light source 41 Receive and transfer it to the transmission 120 transfers. The transmission rod 120 transmits the light from the entrance bar 110 to the distal end 32 of the arthroscope 30 to illuminate the viewing area. The light transmission unit 100 is preferably designed to transmit the maximum amount of light from the light source to the viewing area. The light transmission unit 100 is preferably designed to receive light which is oblique with respect to the optical axis of the light transmission unit. This light may usually deviate by 40 degrees or more from the optical axis. Each of the optical fibers of the external light guide of the external light source 41 emits a cone of light equal to twice the numerical aperture of the fiber. At the edge of each cone are the maximum oblique rays and in the center of each cone is the central ray. Within the maximum oblique rays, an infinite number of rays are emitted fan-shaped starting from the central ray. Preferably, each beam is transmitted to the viewing area. 14 illustrates the path of both a central ray 130 as well as oblique rays 132 passing through the light transmission unit 110 be transmitted.
Die
Eingangsstange 110 und die Übertragungsstange 120 sind
aus Kunststoff oder einem anderen transparenten Material, wie Acryl
oder Polycarbonat, welches als Lichtführung geeignet ist. Die Übertragungsstange
ist bevorzugt so positioniert, dass sie sich in einem Winkel zur
Eingangsstange erstreckt, zum Beispiel so, dass sie im rechten Winkel ist,
um sich der Ausrichtung der externen Lichtquelle 41 bezüglich des
Gehäuserohres 31 aufzunehmen und
das Licht entlang der Achse des Rohres 31 anzupassen. Licht
von der externen Quelle 41 tritt in die Eingangsstange 110 ein,
dreht dort ab, wo die Eingangsstange 110 mit der Übertragungsstange 120 zusammentrifft,
und gelangt am gegenüberliegenden Ende
der Übertragungsstange 120 durch
das Eintrittsfenster 52 in den Betrachtungsbereich. Sowohl die
Eingangsstange 110 als auch die Übertragungsstange 120 besitzen
komplett verspiegelte Oberflächen,
außer
dem jeweiligen Eingangsende und Ausgangsende. Aufgrund der verspiegelten
Oberflächen ist
die Lichtübertragungseinheit 100 nicht
abhängig von
den Beschränkungen
der numerischen Apertur bei der totalen internen Reflektion um Licht über seine
Länge zu
Sammeln und zu Übertragen.
Dadurch verursachen unangepasste Beleuchtungspunktgrößen, Kernanordnungen
der optischen Fasern und unangepasste numerische Aperturen keinen
Verlust bei der Lichtsammlungsund -übertragungseffizienz wie dies
bei optischen Fasern häufig
der Fall ist. Bevor zugt wird jeder Strahl, welcher in die Eingangsstange 110 eintritt,
an der Verbindung zwischen der Eingangsstange 110 und der Übertragungsstange 120 in die Übertragungsstange 120,
und durch die Übertragungsstange 120 in
den Betrachtungsbereich reflektiert.The entrance bar 110 and the Übertra supply rod 120 are made of plastic or another transparent material, such as acrylic or polycarbonate, which is suitable as a light guide. The transmission rod is preferably positioned so that it extends at an angle to the input rod, for example, such that it is at right angles to the orientation of the external light source 41 with respect to the housing tube 31 absorb and the light along the axis of the tube 31 adapt. Light from the external source 41 enters the entrance bar 110 Turn off where the entry bar is 110 with the transmission rod 120 meets, and arrives at the opposite end of the transmission rod 120 through the entrance window 52 in the viewing area. Both the entrance bar 110 as well as the transmission rod 120 have completely mirrored surfaces, except the respective input end and output end. Due to the mirrored surfaces is the light transmission unit 100 not dependent on the numerical aperture limitations of total internal reflection to collect and transmit light over its length. As a result, unmatched illumination spot sizes, core arrangements of the optical fibers, and unmatched numerical apertures do not cause loss in light collection and transmission efficiency, as is often the case with optical fibers. Before each jet is added, which in the input rod 110 enters, at the junction between the entrance bar 110 and the transmission rod 120 in the transmission rod 120 , and through the transmission rod 120 reflected in the viewing area.
Die
Eingangsstange 110 ist an ihrer Oberfläche verspiegelt, außer an ihrer
Eingangsseite 111 und Ausgangsseite 112. Bevorzugt
ist der Durchmesser der Eingangsstange 110 gleich dem oder
etwas größer als
der Gesamtdurchmesser der externen Lichtführung. Bevorzugt ist der Durchmesser
der Übertragungsstange 120 größer als
der Durchmesser der Eingangsstange 110. Sind die Stangen 110 und 120 in
einem Winkel von 90 Grad oder einem anderen Winkel zueinander positioniert,
verbessert ein größerer Unterschied
im Durchmesser der Stangen 110 und 120 die Effizienz
der Umlenkung des Lichtes. Der Durchmesser der Übertragungsstange 120 wird
bestimmt durch den verfügbaren
Raum innerhalb des Rohres 31. Die Kurve 121 ist
bevorzugt so dimensioniert, dass sichergestellt ist, dass der maximal
schräg
verlaufende Strahl in die Länge
der Übertragungsstange 120 reflektiert
wird und nicht zurück in
die Eingangsstange 110. Der Winkel des maximal schräg verlaufenden
Strahls ist abhängig
vom Licht, welches von der externen Quelle 41 ausgesandt wird.
Das Eingangsende der Übertragungsstange 120 ist
an der Oberfläche 121 abgerundet,
wo Licht, welches von der Eingangsstange eintritt, reflektiert wird,
d.h. die Oberfläche 121 gegenüber der
Oberfläche,
an der die Übertragungsstange 120 mit
der Eingangsstange verbunden ist. Bevorzugt ist der Radius der Kurve 121 im
Wesentlichen gleich dem oder größer als
der Durchmesser der Übertragungsstange 120.
Bevorzugt befindet sich, bezugnehmend auf die Illustrierungen in 13,
der Mittelpunkt 124 der Kurve 121 links von der
linken Kante der Eingangsstange 110.The entrance bar 110 is mirrored on its surface, except at its input side 111 and home page 112 , The diameter of the input rod is preferred 110 equal to or slightly larger than the total diameter of the external light guide. The diameter of the transmission rod is preferred 120 larger than the diameter of the input rod 110 , Are the rods 110 and 120 positioned at an angle of 90 degrees or at a different angle to each other, improves a larger difference in the diameter of the bars 110 and 120 the efficiency of the deflection of the light. The diameter of the transmission rod 120 is determined by the available space inside the pipe 31 , The curve 121 is preferably dimensioned such that it is ensured that the maximum obliquely running beam in the length of the transmission rod 120 is reflected and not back to the entrance bar 110 , The angle of the maximum oblique beam depends on the light coming from the external source 41 is sent out. The input end of the transmission rod 120 is on the surface 121 rounded, where light, which enters from the entrance bar, is reflected, ie the surface 121 opposite the surface on which the transmission rod 120 connected to the input rod. The radius of the curve is preferred 121 substantially equal to or greater than the diameter of the transmission rod 120 , With reference to the illustrations in FIG 13 , the middle-point 124 the curve 121 to the left of the left edge of the entrance bar 110 ,
Die Übertragungsstange 120 erstreckt
sich bevorzugt entlang der Längsachse
des Gehäuserohres 31 und
endet nahe dem Eintrittsfenster 52 des Arthroskops 30.
Die Übertragungsstange 120 ist
an ihrer Oberfläche
verspiegelt, außer
dort, wo sie das Licht von der Eingangstange 110 an Seite 112 aufnimmt
und wo sie Licht an Seite 123 abgibt. Das Ausgangsende
der Übertragungsstange 120,
nahe dem Eintrittsfens ter 52, besitzt einen oberen gewölbten Abschnitt 123 und
einen unteren gewölbten
Abschnitt 122. Der untere gewölbte Abschnitt 122 ist
verspiegelt, um das Licht in die gewünschte Richtung zu reflektieren,
d.h. durch das Eintrittsfenster 52 hinaus. Der obere gewölbte Abschnitt 123 ist
durchsichtig, damit das übertragene
Licht durch das Ende der Stange 120 durch das Fenster 52 austreten
kann, um den Betrachtungsbereich zu beleuchten. Bevorzugt stellen
der untere gewölbte
Abschnitt 122, welcher verspiegelt ist, und der obere gewölbte Abschnitt 123,
welcher durchsichtig ist, zusammen soviel Licht wie möglich an
den Betrachtungsbereich bereit und verringern die Diffusion von
Licht in Nicht-Arbeitsbereiche, welche nicht beleuchtet werden müssen. Die Position
der Mitte der unteren gewölbten
Fläche 122 und
die Länge
der unteren gewölbten
Fläche 122 bestimmen
den Winkel, von dem aus der Betrachtungsbereich beleuchtet wird
und die Menge des Lichtes, welche in den Arbeitsbereich gesandt
wird. Der Radius der unteren verspiegelten gerundeten Fläche 122 ist
bevorzugt gleich dem oder größer als
der Durchmesser der Übertragungsstange 120.
Bezugnehmend auf die Illustration in 13, befindet
sich der Mittelpunkt 125 der unteren Kurve 122 links
vom Ende der verspiegelten Fläche
auf dem oberen Abschnitt des Übertragungsstangenendes.
Bevorzugt wird jeder Lichtstrahl durch die Fläche 122 nach vorn in
Richtung des Betrachtungsbereiches reflektiert, und nicht zurück durch
die Übertragungsstange 120. Die
Proportionen der oberen gewölbten
Fläche 123 bestimmen
auch die Lichtmenge und die Richtung der Lichtstrahlen, welche die Übertragungsstange 120 verlassen.
Die obere gewölbte
Fläche 123 ist
bevorzugt so ausgelegt, dass Lichtstrahlen, welche von der unteren
gewölbten
Fläche 122 reflektiert
werden, auf die obere gewölbte
Fläche 123 treffen,
und zwar in einem Winke, der geringer ist als der Grenzwinkel der
oberen gewölbten
Fläche 123,
und sie verlassen die Stange 120, anstatt intern zurück durch
die Stange 120 reflektiert zu werden. Die obere gewölbte Fläche 123 diffundiert
das Licht bevorzugt gleichmäßig verteilt über den
Betrachtungsbereich. Die exakten Proportionen der oberen und unteren
Fläche 122 bzw. 123 sind
abhängig
von den gewünschten
Beleuchtungseigenschaften des Arthroskops 30 für den Betrachtungsbereich.The transmission rod 120 preferably extends along the longitudinal axis of the housing tube 31 and ends near the entrance window 52 of the arthroscope 30 , The transmission rod 120 is mirrored on its surface, except where it receives the light from the entrance bar 110 on side 112 picks up and where they light side by side 123 emits. The output end of the transmission rod 120 , near the entrance window 52 , has an upper arched section 123 and a lower arched section 122 , The lower arched section 122 is mirrored to reflect the light in the desired direction, ie through the entrance window 52 out. The upper arched section 123 is transparent, so that the transmitted light through the end of the rod 120 through the window 52 can escape to illuminate the viewing area. Preferably, the lower arched portion 122 , which is mirrored, and the upper arched section 123 , which is transparent, together provide as much light as possible to the viewing area and reduce the diffusion of light into non-working areas which need not be illuminated. The position of the center of the lower arched area 122 and the length of the lower arched area 122 determine the angle from which the viewing area is illuminated and the amount of light that is sent into the work area. The radius of the lower mirrored rounded surface 122 is preferably equal to or greater than the diameter of the transmission rod 120 , Referring to the illustration in 13 , is the center 125 the lower curve 122 to the left of the end of the mirrored surface on the upper portion of the transmission rod end. Preferably, each light beam is passed through the surface 122 reflected forward in the direction of the viewing area, and not back through the transmission rod 120 , The proportions of the upper arched area 123 also determine the amount of light and the direction of the light rays, which the transmission rod 120 leave. The upper arched area 123 is preferably designed so that light rays coming from the lower curved surface 122 be reflected on the upper arched surface 123 meet, and in an angle, which is less than the critical angle of the upper curved surface 123 and they leave the pole 120 rather than internally back through the pole 120 to be reflected. The upper arched area 123 The light preferably diffuses evenly distributed over the viewing area. The exact ones Proportions of the upper and lower surface 122 respectively. 123 are dependent on the desired illumination characteristics of the arthroscope 30 for the viewing area.
15A-18D illustriert einen Mechanismus
zum Handhaben der Schubstange zum Bedienen der Objekteingangseinheitsteuerung
und zum Einstellen der Betrachtung des Arthroskops 30.
Am Steuerungsende 35 des Arthroskops 30 erstreckt sich
die Schubstange 70 in ein Gleitstück 148 und greift
in dieses ein. Das Gleitstück
beinhaltet einen Hauptkörper 157 mit
einer axialen Übertragungslinsenöffnung 158;
die Übertragungslinsenöffnung 158 erstreckt
sich auch durch ein vergrößertes Ende 159 des
Gleitstückes 148.
Eine Buchse 161 richtet die Schubstange 70 am
Gleitstück 148 aus
und befestigt sie daran. In der illustrierten Ausführungsform
befindet sich die Steuerungsstangenbuchse 161 direkt unterhalb
der axialen Öffnung 158 für die Übertragungslinse. 15A - 18D illustrates a mechanism for handling the push rod for operating the object input unit control and for adjusting the viewing of the arthroscope 30 , At the control end 35 of the arthroscope 30 extends the push rod 70 in a slider 148 and intervene in this. The slider includes a main body 157 with an axial transmission lens opening 158 ; the transmission lens aperture 158 also extends through an enlarged end 159 of the slider 148 , A jack 161 align the push rod 70 on the slider 148 and attach it to it. In the illustrated embodiment, the control rod bushing is located 161 directly below the axial opening 158 for the transfer lens.
Der
Nockenabschnitt 165 der Nocken/Achsen-Baueinheit 162 befindet
sich in einer mittleren Queröffnung 163 des
Gleitstückes 148.
Die Öffnung 163 ist
nicht ganz rund im Querschnitt; sie ist vergrößert oder leicht gestreckt.
Die Nocken/Achsen-Einheit 162 beinhaltet
ein großes
Bedienungsknopf-Wellenaufsatzsegment 164 mit rundem Querschnitt;
ein rundes außeraxiales
Nockensegment 165 beinhaltet einen Übertragungslinsen-Einbauschlitz 166 und
ein kleines Bedienungsknopf-Wellenaufsatzsegment 167.
Zwei Bedienungsknöpfe, 149 und 150,
gezeigt inThe cam section 165 the cam / axle assembly 162 is located in a middle transverse opening 163 of the slider 148 , The opening 163 is not quite round in cross section; it is enlarged or slightly stretched. The cam / axis unit 162 Includes a large control knob shaft cap segment 164 with round cross section; a round off-axis cam segment 165 includes a transfer lens card slot 166 and a small control button shaft attachment segment 167 , Two control buttons, 149 and 150 , shown in
17A-17C, sind an den äußeren Enden 164 und 167 der
Nocken/Achsen-Einheit 162 angebracht. Die Bedienungsknöpfe 149 und 150 beinhalten
einen rechten Bedienungsknopf 149, welcher auf dem großen Stellrad-Wellenaufsatzsegment 164 der
Nocken/Achsen-Einheit 162 angepasst ist. Der zweite oder
linke Bedienknopf 150 ist auf dem kleineren Bedienknopf-Wellenaufsatzsegment 167 der
Nocken/Achsen-Einheit 162 angepasst. Das Drehen der Bedienknöpfe 149 und 150,
welche an der Nocken/Achse 162 angebracht sind, bewirkt,
dass die außeraxiale
Nocke 165 der Nocken/Achse 162 in die mittlere
Queröffnung 163 des
Gleitstückes 148 eingreift,
wodurch als Reaktion auf die Drehbewegung der Nocken/Achse 162 das
Gleitstück 148 in
Längsrichtung
bewegt wird, wie durch die gestrichelten Bereiche 168 in 18C und 18D dargestellt. 17A - 17C , are at the outer ends 164 and 167 the cam / axis unit 162 appropriate. The control buttons 149 and 150 include a right button 149 which is on the large thumbwheel shaft attachment segment 164 the cam / axis unit 162 is adjusted. The second or left control knob 150 is on the smaller control button shaft tower segment 167 the cam / axis unit 162 customized. Turning the knobs 149 and 150 , which on the cam / axle 162 attached, causes the extra-axial cam 165 the cam / axis 162 in the middle transverse opening 163 of the slider 148 engages, causing in response to the rotational movement of the cam / axle 162 the slider 148 is moved in the longitudinal direction, as by the dashed areas 168 in 18C and 18D shown.
In
alternativen Ausführungsformen
kann das Gleitstück 148 auch
elektrisch angetrieben sein. Das Gleitstück 148 kann durch
einen Schrittmotor angetrieben werden.In alternative embodiments, the slider 148 also be electrically powered. The slider 148 can be powered by a stepper motor.
Ein
Schrittmotor kann die Nocken/Achse 162 antreiben, oder
die Nocken/Achse 162 kann zum Beispiel durch einen Spindeltrieb
ersetzt sein, welche in das Gleitstück 148 eingreift.
Der Schrittmotor und der Spindeltrieb liegen bevorzugt im Inneren
des Arthroskops 30 und sind parallel zur Bewegung des Gleitstückes 148 angebracht.
Das Gleitstück 148 kann auch
mit einem piezoelektrischen Stellungsregler angetrieben werden,
welcher sich innerhalb des Arthroskops 30 befindet. Das
Arthroskop 30 kann elektrisch betrieben werden durch elektrische
Tasten oder durch Betriebssoftware auf einem Computer, zum Beispiel.A stepper motor can be the cam / axle 162 drive, or the cam / axis 162 may for example be replaced by a spindle drive, which in the slider 148 intervenes. The stepper motor and the spindle drive are preferably located inside the arthroscope 30 and are parallel to the movement of the slider 148 appropriate. The slider 148 can also be driven with a piezoelectric positioner located within the arthroscope 30 located. The arthroscope 30 can be operated electrically by electrical buttons or by operating software on a computer, for example.
Der
Betrieb des Arthroskops 30 kann nun betrachtet werden.
Am Anfang wird Licht von der externen Quelle 41 auf das
Ende der Lichtübertragungseinheit 43 fokussiert,
bei welcher es sich bevorzugt um eine stangenbasierte Lichtübertragungseinheit 100 handelt.
Licht gelangt durch die Lichtübertragungseinheit 43 und
beleuchtet den chirurgischen Arbeitsbereich genau hinter dem Eingangsende 32 des
Arthroskops 30. Im Arthroskop 30 könnte Licht, welches
durch die Lichtübertragungseinheit 43 gelangt,
zumindest zum Teil von dem zweiten Spiegel 58 auf die Reflektionsfläche des
ersten Spiegels 56 reflektiert werden und dann durch die
Eingangslinse 54 in den zu beleuchtenden Betrachtungsbereich
gelangen. Licht reflektiert vom Betrachtungsbereich gelangt als
Objektstrahlen durch das Eintrittsfenster 50 und die Eingangslinse 54,
wo sie auf den ersten Spiegel 56 auftreffen. Die Objektstrahlen
werden vom ersten Spiegel 56 so gelenkt, dass sie auf den
zweiten Spiegel 58 oder das Prisma 59 auftreffen.
Von dem zweiten Spiegel 58 oder dem Prisma 59 werden
die Objektstrahlen in Richtung des Eingangsendes der Übertragungslinseneinheit 60 umgelenkt.
Die Übertragungslinseneinheit 60 liefert
das Bild durch die Fokussierlinseneinheit 55 an den CCD-Aufsatz 36 und kann
so vom Chirurgen oder einer anderen Person, welche das Arthroskop 30 verwendet,
angesehen werden.The operation of the arthroscope 30 can now be considered. In the beginning is light from the external source 41 on the end of the light transmission unit 43 focused, which is preferably a rod-based light transmission unit 100 is. Light passes through the light transmission unit 43 and illuminate the surgical work area just behind the entrance end 32 of the arthroscope 30 , In the arthroscope 30 could be light passing through the light transmission unit 43 at least in part from the second mirror 58 on the reflection surface of the first mirror 56 be reflected and then through the entrance lens 54 get into the viewing area to be illuminated. Light reflected from the viewing area passes as object beams through the entrance window 50 and the entrance lens 54 where she at the first mirror 56 incident. The object beams are from the first mirror 56 so steered that they are on the second mirror 58 or the prism 59 incident. From the second mirror 58 or the prism 59 the object beams are directed toward the input end of the relay lens unit 60 diverted. The relay lens unit 60 delivers the image through the focusing lens unit 55 to the CCD attachment 36 and so can be done by the surgeon or another person using the arthroscope 30 used to be viewed.
Wenn
die Person, welche das Arthroskop 30 verwendet, mit dem
durch den CCD-Aufsatz 36 bereitgestellten
Bild nicht zufrieden ist, können
die Bedienungsknöpfe 149 und 150 verwendet
werden, um ein Bild von einem anderen Abschnitt des Operationsbereiches
zu erzeugen. So kann das dem Chirurgen oder der Person, welche das
Instrument 30 verwendet, bereitgestellte Bild in einem
wesentlichen Umfang variiert werden, ohne die Position des Instruments
zu verändern.
Tatsächlich
kann der Gesamtbetrachtungsbereich des Instruments 30 von
etwa 15 Grad abwärts
von der Längsachse
des Gehäuserohres
bis etwa 105 Grad aufwärts
von der Achse des Gehäuserohres
reichen, ohne dafür
die Achse des Instrumentes verändern
zu müssen.
Eine weitere Veränderung
oder Korrektur des Bildes kann durch entsprechende Software erfolgen.If the person holding the arthroscope 30 used with the through the CCD attachment 36 provided picture is not satisfied, the control buttons 149 and 150 used to create an image of another portion of the surgical area. So this may be the surgeon or the person doing the instrument 30 can be varied to a substantial extent without changing the position of the instrument. In fact, the overall scope of the instrument 30 from about 15 degrees down from the longitudinal axis of the housing tube to about 105 degrees upward from the axis of the housing tube, without having to change the axis of the instrument. Another change or correction of the image can be done by appropriate software.
Mehrere
der illustrierten Teile des Instruments 30 können ohne
nennenswerte Auswirkung auf den Gesamtbetrieb des Instrumentes 30 modifiziert
werden. Zum Beispiel kann die Schubstange 70 modifiziert
werden; die Schubstange 70 stellt einen optionalen Mechanismus
zum Bedienen der Eingangslinse und des ersten Spiegels dar, es kann
jedoch jeder Mechanismus verwendet werden, welcher die Eingangslinse
und den ersten Spiegel in der beschriebene Beziehung bewegt. Der
Nocken/Achsen- und Gleitsteuerungsmechanismus kann auch verändert werden.
Der Winkel der Abschrägung
des äußeren Endes
des Gehäuserohres 31 kann
wie gewünscht
verändert
werden; eine gerundete Form ähnlich
der Profilform des Eintrittsfensters und welche sich über das
Eintrittsfenster hinaus erstreckt, damit maximaler Schutz für das Eintrittsfenster
geboten wird, ohne die Objektstrahlen zu beeinflussen, wird bevorzugt,
dies ist jedoch abhängig
von der primären
Nutzung des Instruments 30. Es dürfte verständlich sein, das die Verwendung
einer CCD-Einheit
für eine
Anzeige nicht essentiell ist. Die für die Anzeige verwendete Software
kann deutlich variieren.Several of the illustrated parts of Instru ments 30 can have no appreciable effect on the overall operation of the instrument 30 be modified. For example, the push rod 70 be modified; the push rod 70 represents an optional mechanism for operating the input lens and the first mirror, however, any mechanism that moves the input lens and the first mirror in the relationship described may be used. The cam / axle and slide control mechanism can also be changed. The angle of the chamfer of the outer end of the housing tube 31 can be changed as desired; a rounded shape similar to the profile shape of the entrance window and which extends beyond the entrance window to provide maximum protection for the entrance window without affecting the object beams is preferred, but this is dependent on the primary use of the instrument 30 , It should be understood that the use of a CCD unit is not essential to a display. The software used for the display may vary significantly.
Die
hierin verwendete Sprache dient dem Zweck der Erläuterung
und nicht der Einschränkung. Während die
Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurde, dürfte
dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen
an dem Gerät
der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne sich vom Umfang
der Erfindung zu entfernen.The
Language used herein is for the purpose of illustration
and not the limitation. While the
Invention in particular with reference to preferred embodiments
shown and described
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes
on the device
of the present invention can be made without departing from the scope
to remove the invention.